王福才，李瑞光 ，劉　爽

(1.遼寧調(diào)兵山煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司，遼寧 調(diào)兵山 112700；2.北方聯(lián)合電力有限責(zé)任公司包頭第二熱電廠，內(nèi)蒙古 包頭 014030；3.遼寧鐵嶺市科技局，遼寧 鐵嶺 112000)

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大型循環(huán)流化床鍋爐低風(fēng)量冷態(tài)啟動(dòng)實(shí)踐研究

王福才1，李瑞光2，劉爽3

(1.遼寧調(diào)兵山煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司，遼寧 調(diào)兵山 112700；2.北方聯(lián)合電力有限責(zé)任公司包頭第二熱電廠，內(nèi)蒙古 包頭 014030；3.遼寧鐵嶺市科技局，遼寧 鐵嶺 112000)

摘要：針對大型循環(huán)流化床鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)過程中，采用傳統(tǒng)的高于臨界流化風(fēng)量啟動(dòng)技術(shù)產(chǎn)生能耗高、安全隱患多等問題，對影響鍋爐啟動(dòng)的一次流化風(fēng)量調(diào)整進(jìn)行了分析研究。結(jié)合調(diào)兵山煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司長周期的啟動(dòng)實(shí)踐，闡述了低風(fēng)量溫差擾動(dòng)床料啟動(dòng)的詳細(xì)過程、技術(shù)優(yōu)勢，并分析了經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。結(jié)果表明，低風(fēng)量冷態(tài)啟動(dòng)技術(shù)對使用劣質(zhì)煤的循環(huán)流化床鍋爐大型化發(fā)展具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：300 MW機(jī)組；循環(huán)流化床鍋爐；冷態(tài)啟動(dòng)；低風(fēng)量溫差擾動(dòng)床料啟動(dòng)

循環(huán)流化床鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)是用布置在主床下部風(fēng)道內(nèi)的油槍噴油燃燒，把一次風(fēng)加熱成高溫?zé)煔?，高溫?zé)煔饨?jīng)過布風(fēng)板風(fēng)帽均勻地加熱主床上的床料，當(dāng)床料溫度逐漸升高直至投煤所需的最低溫度以上后，再向鍋爐內(nèi)投煤使循環(huán)流化床鍋爐正常燃燒的過程。在實(shí)際啟動(dòng)運(yùn)行操作過程中，通常采用傳統(tǒng)的高于臨界流化風(fēng)量進(jìn)行加熱床料。這種啟動(dòng)方式存在幾點(diǎn)問題：

1)由于全過程采用不低于臨界流化風(fēng)量的一次風(fēng)，來保持床料在流化態(tài)中進(jìn)行加熱升溫，所需風(fēng)量較大，所以鍋爐機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)間長、電耗高、燃油耗用量較大。

2)床料在加熱升溫的過程中，細(xì)床料會(huì)隨著煙氣排出爐膛而流失，進(jìn)而破壞床料粒徑的合理分布，造成投煤困難，嚴(yán)重時(shí)需要停爐重新補(bǔ)加床料。

3)大風(fēng)量點(diǎn)火時(shí)，床料缺失、流化不均會(huì)引起溝流，容易引起爐膛滅火或結(jié)焦，使得從點(diǎn)火操作到并汽沖轉(zhuǎn)往往要經(jīng)歷數(shù)次，既影響了鍋爐啟動(dòng)進(jìn)度，又浪費(fèi)了大量的人力、物力。

為了克服上述不足，調(diào)兵山煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司根據(jù)大型循環(huán)流化床鍋爐熱工測點(diǎn)布置合理、測量準(zhǔn)確可靠、固有床料加熱等特點(diǎn)，對鍋爐啟動(dòng)技術(shù)進(jìn)行了有效實(shí)踐，探索出了一種確保鍋爐啟動(dòng)安全，有效縮短冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)間、減少冷態(tài)啟動(dòng)能耗的低風(fēng)量溫差擾動(dòng)床料冷態(tài)啟動(dòng)技術(shù)。

1設(shè)備概述

調(diào)兵山2×300 MW循環(huán)流化床鍋爐是SG—1065/17.5—M804型亞臨界中間再熱、單鍋筒自然循環(huán)鍋爐。爐膛由褲衩形雙水冷布風(fēng)板結(jié)構(gòu)、4臺(tái)外置式換熱器、6臺(tái)冷渣器、尾部對流煙道、四分倉回轉(zhuǎn)式空預(yù)器、4個(gè)直徑8 m且對稱布置的高溫絕熱旋風(fēng)分離器及與之匹配的自平衡“U”形回料器等組成[1]。整套系統(tǒng)還配有2臺(tái)引風(fēng)機(jī)、2臺(tái)二次風(fēng)機(jī)、2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)、4臺(tái)高壓流化風(fēng)機(jī)、2×2只布置在兩側(cè)床下風(fēng)道燃燒器內(nèi)的點(diǎn)火油槍。該系統(tǒng)燃用0#輕柴油點(diǎn)火。爐膛每側(cè)支腿分別按不同標(biāo)高裝有9個(gè)密相區(qū)(前、中、后3層)床溫測點(diǎn)，共計(jì)18個(gè)床溫測點(diǎn)；爐膛差壓、底部床壓、密相區(qū)差壓、稀相區(qū)差壓測點(diǎn)共有14個(gè)。

2低風(fēng)量溫差擾動(dòng)床料啟動(dòng)原理

低風(fēng)量溫差擾動(dòng)床料啟動(dòng)，是根據(jù)床料任意兩點(diǎn)溫度差值來適當(dāng)增加微量的一次流化風(fēng)量，對床料進(jìn)行均勻加熱，讓床料在接近固定床狀態(tài)中升溫的一種鍋爐啟動(dòng)方法。流化風(fēng)量、床溫差與床料加熱溫度關(guān)系如圖1所示。

圖1　流化風(fēng)量、床溫差與床料加熱溫度關(guān)系曲線

一次流化風(fēng)量調(diào)整是鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)成功的關(guān)鍵因素。在鍋爐允許溫升范圍內(nèi)應(yīng)盡量加大油槍出力，同時(shí)最大限度降低一次風(fēng)量，縮短點(diǎn)火時(shí)間。低風(fēng)量溫差擾動(dòng)床料啟動(dòng)的基本原理和步驟如下：

1)采用床料微鼓泡狀態(tài)進(jìn)行點(diǎn)火。由于啟爐前主床上的最佳床料量相對正常啟爐來說偏粗偏少，它取自運(yùn)行爐排出的底渣，可燃物含量低于1%，屬于惰性物質(zhì)，所以鍋爐投煤前可以保持遠(yuǎn)低于臨界流化風(fēng)量的、剛好使一次風(fēng)穿透床料層達(dá)到床料微鼓泡狀態(tài)所對應(yīng)的一次風(fēng)量。

2)隨著床料溫度升高，常溫下的一次流化風(fēng)受熱膨脹，體積呈數(shù)倍增加[2]，此時(shí)可以適當(dāng)降低一次流化風(fēng)量。

3)當(dāng)鍋爐投少量煤脈動(dòng)引燃時(shí)，保持一次風(fēng)量為微流化風(fēng)量，略高于臨界流化風(fēng)量。

4)在各階段低風(fēng)量運(yùn)行過程中，密切監(jiān)視床溫、床壓的變化，如果主床床溫溫差較大，則適當(dāng)加大流化風(fēng)量，避免流化死區(qū)的存在。

5)加強(qiáng)流化后再將風(fēng)量降低，控制18個(gè)床溫測點(diǎn)中的任意兩點(diǎn)的溫差在30 ℃以內(nèi)，以確保燃油所產(chǎn)生的熱量對床料均勻加熱。

實(shí)踐證明，投煤前采用低流化風(fēng)量加熱床料結(jié)焦的可能性為零。因?yàn)橐淮瘟骰L(fēng)速較低，熱風(fēng)穿過床層的時(shí)間延長，參與床料換熱的熱煙氣相對變多，這樣就可以用相同的時(shí)間、少量的燃油將床料加熱到投煤溫度，節(jié)省大量燃油。與此同時(shí)，由于保持低風(fēng)量啟動(dòng)，煙氣攜帶床料能力小，細(xì)顆粒床料隨著煙氣排出爐膛的量就會(huì)減少，煙氣帶走的熱量小，床料損失少，能夠保證鍋爐順利安全啟動(dòng)。

3調(diào)兵山煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司冷態(tài)啟動(dòng)案例

3.1低風(fēng)量鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)步驟

1)按要求向爐膛主床裝填適量惰性床料[3]。鍋爐啟動(dòng)前，向爐膛主床添加床料，床料可以是前次鍋爐運(yùn)行中排放出的灰渣。床料的質(zhì)量不得低于200 t，床料高度超過布風(fēng)板高度1 m，床料中可燃物含量不超過5%，床料粒徑范圍為1～10 mm。

2)對主床上的床料作料平試驗(yàn)。①依次啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)、高壓流化風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)，調(diào)整引風(fēng)機(jī)出力保持爐膛上部為負(fù)壓。②調(diào)整二次風(fēng)機(jī)出力在最低水平。③調(diào)整高壓流化風(fēng)機(jī)出力保持回料腿物料流化。④調(diào)整一次風(fēng)機(jī)出力，將兩側(cè)主床一次風(fēng)量逐漸加至2×100 kNm3/h，保證兩側(cè)主床內(nèi)雜亂堆積的床料充分流化10 min。⑤手動(dòng)BT，讓上述風(fēng)機(jī)跳閘。⑥打開鍋爐人孔，進(jìn)入爐膛檢查床料,確保床料平整，否則查找原因[4]。

3)對主床上的床料作流化試驗(yàn)。再次啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)、高壓流化風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)，逐漸增加一次風(fēng)機(jī)出力，進(jìn)行床料流化試驗(yàn)，得到微鼓泡風(fēng)量2×30 kNm3/h和臨界流化風(fēng)量2×60 kNm3/h。

4)保持大于或等于臨界流化風(fēng)量，一次流化風(fēng)量滿足點(diǎn)火允許條件，點(diǎn)燃油槍，開始加熱床料。

5)調(diào)整一次風(fēng)機(jī)出力。將一次流化風(fēng)量由大于或等于臨界流化風(fēng)量2×60 kNm3/h逐漸減少至微鼓泡風(fēng)量2×30 kNm3/h，同時(shí)減少油槍出力，按照100 ℃/h的溫升速率加熱床料。

6)當(dāng)床料的溫度加熱至38 ℃投煤溫度后，增加一次風(fēng)機(jī)出力，保持一次流化風(fēng)量大于或等于2×60 kNm3/h的臨界流化風(fēng)量。

7)開始啟動(dòng)給煤線向爐膛內(nèi)投煤，停止油槍，完成鍋爐燃燒側(cè)冷態(tài)啟動(dòng)。

3.2注意事項(xiàng)

在上述步驟5)中，床料在微鼓泡風(fēng)量下加熱時(shí)，如果床料因?yàn)槊芏群透叨炔痪鶆蚨斐纱矞胤植疾痪鶆驎r(shí)，應(yīng)當(dāng)調(diào)整一次風(fēng)機(jī)出力，使床料在一次風(fēng)量大于或等于臨界流化風(fēng)量時(shí)升溫，直至床溫分布均勻，再返回執(zhí)行步驟5)。

上述爐膛密相區(qū)分布有2×9個(gè)測溫點(diǎn)，床料在微鼓泡風(fēng)量下加熱升溫時(shí)，上述測溫點(diǎn)的溫度應(yīng)當(dāng)一致，如果其中任意兩個(gè)測溫點(diǎn)的溫度差超過30 ℃，則將該側(cè)一次流化風(fēng)量提升到臨界流化風(fēng)量，對床料進(jìn)行流化擾動(dòng)，直到這兩個(gè)測溫點(diǎn)的溫度差降回到30 ℃以內(nèi)，再將一次流化風(fēng)量逐漸降低至鼓泡風(fēng)量繼續(xù)升溫。

3.3經(jīng)濟(jì)效益

在調(diào)試期間，機(jī)組每次啟動(dòng)耗用柴油量為50 t以上。改為低風(fēng)量啟動(dòng)后，耗用柴油量僅為12 t。實(shí)踐證明，由于冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)間縮短，每次啟動(dòng)時(shí)，可節(jié)約柴油、除鹽水、外購電量3項(xiàng)費(fèi)用，共計(jì)32萬元。如果每年單臺(tái)機(jī)組按4次啟動(dòng)計(jì)算，則全年2臺(tái)機(jī)組可以節(jié)約費(fèi)用為258萬元。

4結(jié)論

1)低風(fēng)量溫差擾動(dòng)床料啟動(dòng)是一種能確保鍋爐安全、縮短冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)間、減少冷態(tài)啟動(dòng)能耗的循環(huán)流化床鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)方法。這種方法具有風(fēng)量較小、電耗較低、時(shí)間較短、燃油耗用量較小等優(yōu)點(diǎn)。床料在微鼓泡風(fēng)量下進(jìn)行加熱升溫的過程中，細(xì)床料不會(huì)隨著煙氣排出鍋爐而流失，能保持床料粒徑的分布合理。

2)調(diào)兵山煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司在鍋爐啟動(dòng)床料加熱過程中，根據(jù)多點(diǎn)床溫測點(diǎn)差值采用間斷臨界流化風(fēng)量擾動(dòng)床料，實(shí)現(xiàn)了低風(fēng)量冷態(tài)啟動(dòng)。這種啟動(dòng)方法在300 MW循環(huán)流化床鍋爐上的應(yīng)用獲得了多次成功。

低風(fēng)量啟動(dòng)是用微鼓泡風(fēng)量的一次風(fēng)使床料在接近固定床狀態(tài)中進(jìn)行加熱升溫，該方法具有風(fēng)量較小、冷態(tài)啟動(dòng)的電耗較低、時(shí)間較短、燃油耗用量較小等優(yōu)點(diǎn)，解決了大型循環(huán)流化床鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)耗油量大、投煤困難、結(jié)焦、爆燃等技術(shù)難題[5]，節(jié)省了大量人力財(cái)力，保證了鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)安全正常進(jìn)行，具有較高的推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]劉寶華，司紅代，王福才，等.300MW CFB鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)節(jié)油優(yōu)化實(shí)踐[J].沈陽工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，9(4)：296-299.

[2]張思海，丁瑞峰，楊振森.300MW CFB鍋爐滾筒冷渣器流渣原因及應(yīng)對措施[J].沈陽工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2014,10(1)：11-15.

[3]程榮新，司紅代，王福才.DEH控制系統(tǒng)在現(xiàn)場應(yīng)用中的改進(jìn)[J].沈陽工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2015,11(2)：167-170.

[4]楊建華，屈衛(wèi)東，李建剛.循環(huán)流化床鍋爐冷態(tài)臨界流化風(fēng)量與運(yùn)行風(fēng)量[J].鍋爐制造，2000，5(4)：33-35.

[5]高洪培，王鵬利，張敏，等.大型循環(huán)流化床鍋爐臨界流化風(fēng)量控制與燃燒優(yōu)化調(diào)整[J].熱力發(fā)電，2005，34(4)：101-105.

(責(zé)任編輯吳興偉校對張凱)

Low Air Flow Rate Start-up of Large Circulating Fluidized Bed Boiler

WANG Fu-cai1,LI Rui-guang2,LIU Shuang3

(1.Liaoning Diaobingshan Gauge Power Generation Limited Liability Company,Diaobingshan 112700;2.School of New Energy,Shenyang Institute of Engineering,Shenyang 110136；3.Liaoning Tieling City Technology Bureau,Tieling 112000,Liaoning Province)

Abstract：The traditional cold start technology used in the large circulating fluidized bed boiler,which adopted the fluidization airflow exceeding the critical value,led to high energy consumption,potential safety hazard and other problems.This paper illustrated the advantages of the low air temperature disturbance of bed material start technology based on the analysis of the primary fluidization airflow adjustment and several times practice in Diaobingshan Gauge Power Generation Limited Liability Company.The technique has certain guiding significance for the large-scale development of circulating fluidized bed boilers applied to inferior coal comprehensive utilization.

Key words：300MW circulating fluidized bed boiler；cold start;start up accompanied with low air flow temperature disturbance of bed material

中圖分類號(hào)：TK229.6

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-1603(2016)02-0122-04

DOI：10.13888/j.cnki.jsie(ns).2016.02.006

作者簡介：王福才(1971-)，男，山東海陽人，高級(jí)工程師。

收稿日期：2015-03-17